(57)【要約】【課題】外乱成分である不要光束による検出信号の変動を低減し、高品質な信号の検出ができる光ピックアップ装置および光ディスク装置をより低コストに提供する。【解決手段】レーザ光源と、レーザ光束を主光束と副光束とに分割する光束分割素子と、前記主光束と副光束を光ディスク上に集光させる対物レンズと、往路の光束と復路の光束とを分離する光束分離素子と、前記光ディスクで反射した主光束と副光束の夫々を集光する集光レンズと、前記主光束と副光束の偏光方向を所定の領域毎に独立に変化可能な複数領域に分割された波長板と、反射光に非点収差を与える非点収差発生手段と、前記主光束と副光束を受光する光検出器と、を備え、前記複数領域に分割された波長板は各領域で波長板の光学軸方向や光束に与える位相差量が独立に設定され、かつ分割パターンは点対称でかつ鏡像反対称である。【選択図】図４
2010079990.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ピックアップ装置であって、
レーザ光源と、
該レーザ光源から出射したレーザ光束を主光束と副光束とに分割する光束分割素子と、
前記主光束と副光束を光ディスク上に集光させる対物レンズと、
前記レーザ光源と前記対物レンズとの間の光路上に配置され、前記レーザ光源から前記対物レンズに向かう往路の光束と前記光ディスクで反射した後の戻り光である復路の光束とを分離する光束分離素子と、
前記光ディスクで反射した主光束と副光束の夫々を光路中で集光する集光レンズと、
前記主光束と副光束の偏光方向を所定の領域毎に独立に変化させることができる複数の領域に分割された波長板と、
光ディスクからの反射光に非点収差を与える非点収差発生手段と、
前記主光束と副光束を受光する光検出器と、
を備え、
前記複数の領域に分割された波長板は各領域で波長板の光学軸方向や光束に与える位相差量が独立に設定されており、
かつ前記複数の領域に分割された波長板の分割パターンは点対称でかつ鏡像反対称であることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光ピックアップ装置であって、
前記集光レンズ及び複数の領域に分割された波長板及び中継レンズは前記光束分離素子と前記検出手段との間の光路中に配置され、
該複数の領域に分割された波長板は、
前記集光レンズによって集光されることで主光束及び副光束の各光束が互いに重なることなく分離される、集光位置近傍に配置されたことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項３】
請求項１に記載の光ピックアップ装置であって、
前記非点収差発生手段は円筒状の面をもつシリンドリカルレンズであって、
前記複数の領域に分割された波長板は、
前記シリンドリカルレンズの持つ円筒状の面の稜線に相当する母線の方向に平行で、かつ前記主光束の中心を通る第1の分割線と、
前記第１の分割線に対して垂直でかつ前記主光束の中心を通る分割線と
前記第１の分割線に平行でかつ前記副光束の中心を夫々通る第２および第３の分割線と、
前記第２および第３の分割線に対して夫々垂直で、かつ前記副光束の中心を夫々通る２本の分割線との６本の分割線によって１６個の領域に分割されたことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項４】
請求項１に記載の光ピックアップ装置であって、
前記複数の領域に分割された波長板は、
入射光に対して出射光の偏光方向が０°回転する第1領域と、
入射光に対して出射光の偏光方向が９０°回転する第２領域とで構成され、
分割線を介して市松模様状に第１領域と第２領域とが夫々交互に隣り合ったことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項５】
請求項１に記載の光ピックアップ装置であって、
前記領域に分割された波長板は、
入射光に対して位相差を０°与える第１領域と位相差を１８０°与える第２領域とで構成され、
分割線を介して市松模様状に該第１領域と第２領域とが夫々交互に隣り合ったことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項６】
光ピックアップ装置であって、
レーザ光源と、
該レーザ光源から出射したレーザ光束を主光束と副光束とに分割する光束分割素子と、
前記主光束と副光束を光ディスク上に集光させる対物レンズと、
前記レーザ光源と前記対物レンズとの間の光路上に配置され、前記レーザ光源から前記対物レンズに向かう往路の光束と前記光ディスクで反射した後の戻り光である復路の光束とを分離する光束分離素子と、
前記主光束と副光束の偏光方向を所定の領域毎に独立に変化させることができる複数の領域に分割された波長板と、
光ディスクからの反射光に非点収差を与える非点収差発生手段と、
前記主光束と副光束を受光する光検出器と、
を備え、
前記複数の領域に分割された波長板は、
各領域で波長板の光学軸方向や光束に与える位相差量が独立に設定されており、
かつ前記複数の領域に分割された波長板の分割パターンは点対称でかつ鏡像反対称であることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項７】
請求項６に記載の光ピックアップ装置であって、
前記複数の領域に分割された波長板は前記光束分離素子と前記検出手段との間の光路中に配置されたことを
特徴とする光ピックアップ装置
【請求項８】
請求項６に記載の光ピックアップ装置であって、
前記検出手段は円筒状の面をもつシリンドリカルレンズであって、
前記領域に分割された波長板は、
前記シリンドリカルレンズの持つ円筒状の面の稜線に相当する母線の方向に平行でかつ前記主光束の中心を通る第１の分割線と、
前記第１の分割線に対して垂直でかつ前記主光束の中心を通る分割線との
２本の分割線によって４個の領域に分割されたことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項９】
請求項６に記載の光ピックアップ装置であって、
前記領域に分割された波長板は、
入射光に対して出射光の偏光方向が０°回転する第１領域と、
入射光に対して出射光の偏光方向が９０°回転する第２領域とで構成され、
分割線を介して第１領域と第２領域とが夫々交互に隣り合ったことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１０】
請求項６に記載の光ピックアップ装置であって、
前記領域に分割された波長板は、
入射光に対して位相差を０°与える第１領域と位相差を１８０°与える第２領域とで構成され、
市松模様状に分割線を介して該第１領域と該第２領域とが夫々交互に隣り合ったことを特徴とする光ピックアップ装置
【請求項１１】
請求項１または請求項６に記載の光ピックアップ装置であって、
前記領域に分割された波長板の各領域は、屈折率を周期的に変化させて作製するナノ構造体であるフォトニック結晶によって形成されることで、単一の素子へと一体化されたことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１２】
請求項１または請求項６に記載の光ピックアップ装置と、
該光ピックアップ装置内における前記レーザ光源を駆動するレーザ点灯回路と、
前記光ピックアップ装置内の前記光検出器から検出された信号を用いてフォーカス制御信号とトラッキング制御信号を生成するサーボ信号生成回路と、
光ディスクに記録された情報信号を再生する情報信号再生回路とを搭載した光ディスク装置。
【請求項１３】
前記光ディスク内に所定間隔で設けられた複数の記録層に記録された各情報信号を再生する機能を備えた請求項１２に記載の光ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ピックアップ装置、光ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の背景技術として、例えば特開２００６-３４４３４４号公報（特許文献１）がある。本公報には「複数の記録層を有する光ディスクから所望の信号を精度良く取得する」と記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６-３４４３４４公報（第２６頁、図３、図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、記録層が多層化された光ディスクの記録／再生時において、再生の対象でない記録層で反射した不要光束が光検出器面上へ入射して外乱成分となり、光検出器の検出信号を変動させる課題がある。特に記録層が３層以上に多層化された光ディスクでは不要光束が２層ディスクに比べ増加する為、前記検出信号の変動も大きく増大する。
【０００５】
特許文献１に記載の手段により、前記検出信号の不要光束による変動を抑制できる。しかしながら、特許文献１記載の手段は光学部品の追加点数が多く高コストな光ピックアップ装置となってしまうという課題を有する。
【０００６】
本発明は、外乱成分である不要光束による検出信号の変動を低減し、高品質な信号の検出ができる光ピックアップ装置および光ディスク装置をより低コストに提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的は、その一例として特許請求の範囲に記載の発明によって達成できる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、外乱成分である層間クロストークの影響を低減し、光検出器から高品質な出力信号の得られる、光ピックアップ装置および光ディスク装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態の詳細について図面を参照しながら説明する。なお、各図において、同じ作用を示す構成要素には同じ符号を付している。
【実施例１】
【００１０】
図１は本発明の第１の実施例に係る光ピックアップ装置の一例を示した概略構成図である。レーザ光源１から出射したレーザ光束は、光束分割素子である回折格子２へ入射し、０次回折光による主光束と、＋１次及−１次回折光からなる２本の副光束とに分割される。各光束は偏光ビームスプリッタ３により進路方向が変更され、ステッピングモータ４の駆動により入射光束の球面収差補正が可能なコリメートレンズ５、λ／４波長板６を経て対物レンズ７によって光ディスク８内の所定の記録層に独立に集光される。光ディスク８からの反射光束は再び対物レンズ７を透過後、λ／４波長板６、コリメートレンズ５、偏光ビームスプリッタ３を経て集光レンズ９に入射し一度集光される。光束が集光される位置近傍に配置された領域分割された波長板１０を通り、中継レンズ１１、前記反射光束に非点収差を与える非点収差発生手段１２を経て光検出器１３に入射する。
【００１１】
なお、対物レンズ７は所定の方向に駆動するためのアクチュエータ１４内に取付けられるのが望ましい。また、前記球面収差補正手段としては液晶素子等を用いても構わない。
【００１２】
なお、波長板とは位相板とも呼ばれ光学異方性を持った複屈折素子であり、入射する光の直交する偏光成分間に位相差を与える機能を持つ。
例えば、２つの偏光成分間にπ／２（９０°）の位相差を与えるものをλ／４板と言い、直線偏光を円偏光に、あるいは円偏光を直線偏光に変換できる。また、楕円偏光を直線偏光に変換する場合にも使用できる。また、π（１８０°）の位相差を与えるものをλ／２板と言い、直線偏光の偏光の方向を変えることができる。この時、所望の位相差を与えられる光の偏光方向が波長板の光学軸である。このように、波長板で与える位相差の量および位相差を与える方向（光学軸）を入射光に対して任意に設定することで、波長板からの出射光を任意の直線偏光や円偏光及び楕円偏光の状態へと変換できる。
【００１３】
領域分割された波長板１０は、分割された各領域で前記光学軸の方向及び位相差量を独立に設定した波長板であり、各領域からの出射光の偏光方向を独立に設定できる波長板である。この波長板１０により、光検出器面上での信号光束と不要光束の偏光方向は直交し干渉を大幅に抑え、信号の揺れを大きく抑えることができる。
【００１４】
したがって、前記領域分割された波長板１０の各領域は独立な結晶構造を持ち、光学軸が独立する為、各領域の境界線上は結晶構造が変化する領域となり、設計値に比べ性能の劣化が発生する。このような性能の劣化を防止するには、結晶構造の変化領域を狭くすること必要がある。そこで、結晶構造の変化領域を小さくすることが可能なフォトニック結晶によりこ領域分割された波長板１０を作製すればよい。フォトニック結晶とは屈折率を周期的に変化させて作製するナノ構造体であり、前記周期構造を変化させることでフォトニック結晶中を伝播する光を制御することができる。
【００１５】
前記光検出器１３ではＤＰＰ方式またはＤＰＤ方式によりトラッキング制御信号の検出を行なうことが望ましい。以下、ＤＰＰ方式について簡単に説明する。
【００１６】
図２は光検出器の従来例を示す概略図で、ＤＰＰ検出方式の一例を示している。光検出器内には光ディスクで反射した主光束の集光スポット１５が入射する受光領域１６と、光ディスクで反射した副光束の集光スポット１７及び１８が入射する受光領域１９及び２０が配置されている。このうち主光束受光領域１６は、互いに略垂直な２本の分割線で４分割された受光面で構成され、一方、副光束受光領域１９及び２０は、光ディスクの半径方向に相当する方向に略垂直な分割線によって各々２分割された受光面で構成される。また、図２において光検出器上で光ディスクの半径方向に相当する方向を矢印で示す(図の上下方向)。これら分割された各受光面からは、夫々入射光強度に応じて電流が発生し、電流−電圧変換増幅器２１乃至２８で各々独立に変換された後、減算器２９及び３０及び４９によって減算処理され、主光束１５のプッシュプル信号（以下簡単のため、この信号をメインＰＰ信号と記す。）及び、副光束１７、１８のプッシュプル信号が加算された信号（以下簡単のため、この信号をサブＰＰ信号と記す。）が夫々出力される。
【００１７】
主光束と副光束は光ディスク上に１／２トラックの間隔を開けて、かつ２本の副光束は１トラックの間隔を開けて照射される。従って、メインＰＰ信号とサブＰＰ信号は、その信号位相が互いに１８０度ずれて出力される。このため両ＰＰ信号を増幅器５１及び５２によってそれぞれ適当な増幅率Ｋ１およびＫ２で増幅したのち減算器５３で減算処理することで、メインＰＰ信号とサブＰＰ信号の両方に含まれる不要な直流成分や同位相の外乱成分が除去され、良好なトラッキング制御信号を得ることが出来る。
【００１８】
このようにＤＰＰ方式は、簡単な光学系構成によって、対物レンズのトラッキング変位などに伴って生じるトラッキング制御信号のオフセット等を除去し、高品質のトラッキング制御信号を安定的に検出することができる。このように、ＤＰＰ方式はその有用性から、広く用いられている検出方式である。
【００１９】
なお、光ピックアップ装置における対物レンズ位置制御はトラッキング位置制御のみならず、光軸方向に沿った位置制御であるフォーカス位置制御も同時に行なわれる。このフォーカス位置制御に用いられる制御信号検出方式として、非点収差方式が広く一般的に用いられている。トラッキング制御と同様、フォーカス制御信号も図２に示した光検出器の各受光面からの検出信号に所定の演算処理を行なうことで検出可能である。
【００２０】
光ディスクの情報は主光束１５の総光量の変化によって読み取る為、電流−電圧変換増幅器２３乃至２６の出力信号の和を取った信号（以下簡単のため、この信号を情報再生信号と記す。）の変化を見ればよい。
【００２１】
記録層が多層化された光ディスクの再生／記録を行なう光ピックアップ装置または、光学的情報記録再生装置を用いた場合、新たに以下の課題が生じる。
【００２２】
多層化された光ディスクに再生／記録を行なう際、各記録層の中で信号の再生／記録の対象になっている記録層（以下、この記録層を対象層と記す。）に各光束を集光し、その反射光を検出する。この際、一部の光量が対象層で反射せず対象層以外の記録層（以下、この記録層を他層と記す。）で反射してしまう。この他層からの光束は対象層からの信号光束とほぼ同様の光路をたどり、光検出器内の各受光面に入射し、信号光束の正確な検出を妨げる不要光束となる。
【００２３】
この不要光束は受光面上で本来の信号光束と干渉を起こし、干渉縞を生じさせる。この干渉縞の明暗が、各受光面上での光量バランスを乱し、不要な層間クロストーク成分となって各受光面からの出力信号に影響する。
【００２４】
この現象を、図３に示したような３つの記録層（層間隔δ１及びδ２）３１および３２および３３を備えた光ディスク８を例にとって具体的に説明する。
【００２５】
図３は多層化された光ディスクに入射した光束の光路を示した概略図であり、片側に３層の記録層３１および３２および３３を持つ光ディスク８に主光束１５および副光束１７、１８（図示せず）を図の下側から集光させた状態を示している。図３（ａ）は各光束が記録層３３上に集光した場合（対象層が記録層３３の場合）を示している。この場合、対象層に集光された光束の光量の一部が、対象層を透過し、その先にある記録層３１及び３２で反射してしまい不要光束３４及び３５となる。
【００２６】
また図３（ｂ）は、前記図３（ａ）の場合とは逆に、記録層３１を対象層とした場合を示している。このような場合、光束は手前にある記録層３２及び３３を一旦透過したのち記録層３１上に集光される。しかし、このとき一部の光量が記録層３２及び３３で反射してしまい不要光束３６、３７となる。
【００２７】
このような不要光束３４、３５、３６、３７は、いずれも本来の信号光束とほぼ同様の光路をたどって光検出器に達する。ただし、不要光束３４、３５、３６、３７と本来の信号光束１５、１７、１８とは焦点位置の違いにより、光検出器面上での不要光束と、本来の信号光束のスポットサイズは大きく異なる。こうして、多層ディスクでは各受光面上において信号光に加えて不要光束の一部が幾重にも重なり、複雑な干渉を生じる。これによる干渉縞の明暗が各光検出器から検出される光量のバランスを乱し、出力信号に変動を生じさせる。
【００２８】
特に、ＤＰＰ方式によるトラッキング制御信号検出に用いられるサブＰＰ信号は、一般的にメインＰＰ信号に比べて信号強度が小さい。この為、上記層間クロストークが大きく影響を及ぼす。その結果、ＤＰＰ方式によって検出されたトラッキング制御信号に大きな波形歪や揺らぎが発生し、信号品質が劣化してしまう。
【００２９】
特に、記録層の多層化が進むと、新たに設けた記録層において新たな不要光束が生じ、光検出器面上での不要光束による干渉の影響は著しく悪化していく。加えて、不要光束に対する信号光の相対的な強度は低下し、干渉縞の影響を受け易い状態となる。
このような状態では、主光束の検出器の出力信号にも揺れが生じはじめる。その結果、メインＰＰにも変動が発生しトラッキング制御信号にいっそうの揺れが生じる。加えて情報再生信号にも揺れが生じ情報の正確な読取を行なうことが困難となる。
【００３０】
そこで、前記領域分割された波長板１０をもちいて、不要光による信号揺れを抑制する。前記レーザ光源と前記対物レンズとの間の光路上に配置され、前記レーザ光源から前記対物レンズに向かう往路の光束と前記光ディスクで反射した後の戻り光である復路の光束とを分離する光束分離素子である偏光ビームスプリッタ３を透過した光束は集光レンズ９によって一点に絞り込まれる。前記集光レンズと中継レンズの間に領域分割した波長板１０を配置すれば光検出器面上での光の干渉を大幅に抑制でき、検出する信号の揺れを大幅に抑制できる。
【００３１】
特に、集光レンズ９によって光が集光する焦点位置近傍では前記主光束と副光束の光束径が夫々小さくなる為、前記主光束と副光束との光束が重ね合わさることが無くなる。このような位置に領域分割した波長板１０を配置して主光束と副光束が独立に波長板の所定の領域を照明する構成とすることが望ましい。
【００３２】
前述の通り、領域分割された波長板１０は分割された各領域で前記光学軸の方向及び位相差量を独立に設定した波長板であり、各領域からの出射光の偏光方向を独立に設定できるという特徴を有する。領域分割された波長板１０について分割された領域の形状の一例を図４に示す。波長板は格子状に複数の領域に分割される。この波長板１０に入射する光束が直線偏光であった場合、直線偏光の偏光方向を変化させずにそのまま透過させる領域（領域Ａ）と、入射光の直線偏光の方向を９０°回転させる領域（領域Ｂ）とで形成される。図４では前記領域Ｂに相当する部分を網目状に模様をつけて示している。例えば、領域Ａと領域Ｂは夫々λ／２板であり光学軸の方向が４５°異なるような波長板構成とすればよい。これにより入射光に対して領域Ａを透過する光束に与えられる位相差は０°となり、領域Ｂで与えられる位相差は１８０°とすることができる。また領域Ａと領域Ｂは交互に市松模様状に配置され、同じ領域が境界線を介して隣り合うことは無い。  また、領域Ａと領域Ｂの配置位置が互いに反転していても構わない。また、前記領域Ａは偏光方向を変化させない為、波長板とせずに領域Ｂを透過する光束と同等の光路長の得られるガラス板等の材質で構成しても構わない。
【００３３】
図４に示した一例に限らず、前記領域分割された波長板１０の分割パターンは点対称で、かつ入射面に垂直な回転軸により前記分割波長板を所定の方向に回転させて鏡に映すと鏡に映る前記波長板の分割パターンが元の波長板の分割パターンに対して鏡像反対称となる構成とすればよい。
【００３４】
図４には波長板１０を配置したときの、各光束との位置関係も併せて示した。主光束１５と副光束１７及び１８は、夫々が４つの領域にまたがる位置に配置される。各スポットの中心と、４つの領域の境界点が精度良く一致するよう、配置されることが望ましい。副光束に関しても同様である。波長板１０の面上での信号光束１５、１７，１８と不要光束４１には光束径に大きな違いがある。不要光束は信号光と異なり、絞られること無く、焦点のぼけた光として、波長板全体を透過する程度の大きさとなる。なおここでは各記録層で発生する不要光束を一括して不要光束４１として表示している。
【００３５】
光ピックアップではフォーカス制御を行なう為に、一般的に非点収差検出系と呼ばれる方式によってフォーカス制御信号の検出を行なう。この検出系ではコリメートレンズ５の後に配置される非点収差発生手段１２の一例としてシリンドリカルレンズを組み合わせた光学系構成が用いられる。シリンドリカルレンズの一般的な形状を図５に示す。シリンドリカルレンズとは円筒を縦に半分に割った形状をしたレンズである。したがって入射光に対して1軸方向に大きな変化を与え、焦点でビームを線状に結像（焦線）する機能を持ったレンズである。なお、前記シリンドリカルレンズにおける円筒状の面の稜線に沿った線を母線３７と呼ぶ。
【００３６】
通常、ディスク上でスポットが十分に絞られている場合すなわち光ディスクの記録・再生状態にある場合には信号光は一度焦線を結んだ後、光検出器面へ入射する。従って、本実施例においても領域分割された波長板１０透過後の信号光束及び不要光束はシリンドリカルレンズ１２へ入射して、その後光検出器面へ入射する。
【００３７】
ここで重要となるのは図４に示した分割波長板１０の主光束が透過する領域に設けた分割線３６とシリンドリカルレンズ１２における母線３７の方向が平行でかつどちらも光学系において複数の光学部品の中心を結んだ線いわゆる光軸の上へと配置されていることである。また、前記分割波長板１０で副光束が透過する領域に設けた分割線４３及び４４もシリンドリカルレンズ１２における母線３７の方向が平行となるよう設けることが望ましい。かつ、分割線４３と４４は副光束の中心を通ることが望ましい。
【００３８】
非点収差発生手段１２はシリンドリカルレンズに限られるものではない。その際は該非点収差発生手段１２において発生する非点収差の方向に相当する方向に平行となるように分割線３６、４３、４４を設ければよい。
【００３９】
前記分割波長板１０とシリンドリカルレンズ１２を前記のような構成とした場合、以下のような利点がある。図６（ａ）は波長板入射直前での各光束の偏光方向の一例を示した図である。実線の矢印は信号光束の偏光方向を示し、破線の矢印は不要光束の偏光方向を示している。一例として、信号光束及び不要光束共に直線偏光で偏光方向は水平方向であることを示している。図６（ｂ）は波長板１０透過後の図６（ａ）に示したの各光束の偏光方向の分布を示したものである。矢印は信号光束及び不要光束夫々の領域での偏光方向を示している。前記領域Ａを透過した光束の偏光方向は変化せず水平方向の直線偏光であるが、前記領域Ｂを透過した光束の部分は偏光面が９０°回転して垂直方向の直線偏光となる。
【００４０】
図７に光検出器面上での各光束の偏光方向の分布を示す。前述の通り光ディスクの記録・再生時に主光束及び副光束は光検出器の手前で一度焦線を結んだ後、光検出器面へ入射する。焦線の位置で夫々の光束はシリンドリカルレンズの母線を中心に交差し、光検出器面へ向かって広がっていく。したがって焦線以降における主光束及び副光束中の直線偏光方向の分布は母線を境界として夫々位置関係が入れ換わる。一方、不要光束は信号光束に対して焦点のずれた光となる為、光検出器面への入射前に焦線を結ぶことはない。したがって光検出器面上で偏光の分布に反転が起こらない。
【００４１】
光検出器面上での各領域での信号光束と不要光束の偏光方向を比較すると全ての領域で偏光が直交し、各領域での信号光束と不要光束の干渉を大きく抑制され検出信号の揺れを大幅に抑制することができる。
【００４２】
ただし、再生層よりも対物レンズから遠い側の記録層からの不要光束は図３（ａ）に示したように光検出器手前で一度光が集光する。これは焦点のずれる方向に起因して発生するものでシリンドリカルレンズによる１軸方向に集光された焦線とは異なり、２軸方向に等方的に集光された焦点を結ぶ。焦線とは異なり集光前後の光の位置関係は光束の中心を基準として等方的に入れ替わる。これを回避するため波長板１０は母線方向に分割線３６、４３、４４で領域を区切るだけでなく、分割線３６、４３、４４に対して垂直方向にも分割線４２、４５、４６を設けて更に領域を区切っている。分割線４２は主光束の中心で分割船３６と交差し、分割線４５及び４６は副光束の中心で夫々分割線４３及び４４と交差することが望ましい。この構造により、波長板１０透過後にシリンドリカルレンズの焦線とは別に不要光束が集光し各光束中の直線偏光方向の分布に反転が生じても、光検出器面上と波長板透過直後において不要光束中の偏光方向の分布に変化は無い構成となっている。よって領域分割された波長板１０は図４に示したような分割線３６、４２，４３，４４，４５，４６の６本の分割線により１６個の領域に分割されることが望ましいことがわかる。
【００４３】
このように領域分割された波長板１０により、光検出器面上での主光束及び副光束の全ての領域で不要光束の偏光方向が直交しており、信号光束と不要光束の干渉を抑制することができる構成となっている。
【００４４】
上記した手段を用いることにより、特許文献１に記載の光ピックアップ装置の光学系よりも部品点数が少なく簡素な光学系において、記録層が多層化された光ディスクから情報信号を再生もしくは記録層への情報信号の記録を行なう際に、再生または記録の対象層以外の記録層から生じる不要光束と本来の信号光束との干渉によって生じるトラッキング制御信号や情報再生信号の品質低下を良好に改善し、安定的かつ高精度に信号検出をすることができる。
【００４５】
即ち、本実施例では、
レーザ光源と、該レーザ光源から出射したレーザ光束を主光束と副光束とに分割する光束分割素子と、前記主光束と副光束を光ディスク上に集光させる対物レンズと、前記レーザ光源と前記対物レンズとの間の光路上に配置され、前記レーザ光源から前記対物レンズに向かう往路の光束と前記光ディスクで反射した後の戻り光である復路の光束とを分離する光束分離素子と、前記光ディスクで反射した主光束と副光束の夫々を光路中で集光する集光レンズと、前記主光束と副光束の偏光方向を所定の領域毎に独立に変化させることができる複数の領域に分割された波長板と、光ディスクからの反射光に非点収差を与える非点収差発生手段と、前記主光束と副光束を受光する光検出器とを備え、前記複数の領域に分割された波長板は、かつ前記波長板の分割パターンは点対称でかつ鏡像反対称となり、前記集光レンズ及び複数の領域に分割された波長板及び中継レンズは前記光束分離素子と前記検出手段との間の光路中に配置され、該複数の領域に分割された波長板は前記集光レンズによって集光されることで主光束及び副光束の各光束が互いに重なることなく分離される集光位置近傍に配置され、前記非点収差発生手段は円筒状の面をもつシリンドリカルレンズであって、前記複数の領域に分割された波長板は、前記シリンドリカルレンズの持つ円筒状の面の稜線に相当する母線の方向に平行で、かつ前記主光束の中心を通る第１の分割線と、前記第１の分割線に対して垂直でかつ前記主光束の中心を通る分割線と前記第１の分割線に平行でかつ前記副光束の中心を夫々通る第２及び、第３の分割線と、前記第２，３の分割線に対して夫々垂直で、かつ前記副光束の中心を夫々通る２本の分割線との６本の分割線によって１６個の領域に分割され、入射光に対して出射光の偏光方向が０°回転する第１の領域と、入射光に対して出射光の偏光方向が９０°回転する第２の領域とで構成され、分割線を介して市松模様状に第1領域と第２領域とが夫々交互に隣り合ったことを特徴とする光ピックアップ装置を用いることで、記録層が多層化された光ディスクから情報信号を再生もしくは記録層への情報信号の記録を行なう際に、再生または記録の対象層以外の記録層から生じる不要光束と本来の信号光束との干渉によって生じるトラッキング制御信号や情報再生信号の品質低下を良好に改善し、安定的かつ高精度に信号検出をすることができる。
【実施例２】
【００４６】
次に、第２の実施例について図８を用いて説明する。
【００４７】
本実施例では、第１の実施例に比べ簡素な光学系において多層不要光の干渉による情報再生信号の揺れを抑制し、安定的かつ高精度に信号再生が可能な光ピックアップ装置を提供する。
【００４８】
本実施例における光ピックアップ装置の光学系は、例えば図８に示すような構成とすれば良い。図８は本発明の第２の実施例に係る光ピックアップ装置の一例を示した概略構成図である。レーザ光源１から出射したレーザ光束は、光束分割素子である回折格子２へ入射し、０次回折光による主光束と、＋１次及−１次回折光からなる２本の副光束とに分割される。各光束は偏光ビームスプリッタ３により進路方向が変更され、ステッピングモータ４の駆動により入射光束の球面収差補正が可能なコリメートレンズ５、λ／４波長板６を経て、対物レンズ７によって光ディスク８内の所定の記録層に独立に集光される。光ディスク８からの反射光束は再び対物レンズ７を透過後、λ／４波長板６、コリメートレンズ５、偏光ビームスプリッタ３、領域分割された波長板１０、前記反射光束に非点収差を与える非点収差発生手段１２を経て光検出器１３に入射する。なお、対物レンズ７は所定の方向に駆動するためのアクチュエータ１４内に取付けられるのが望ましい。また、前記球面収差補正手段としては液晶素子等を用いても構わない。
【００４９】
図１に示した実施例１における光学系と異なる点は、集光レンズ９及び中継レンズ１１が無い点と領域分割された波長板の分割パターンである。図９は第２の実施例主要部である領域分割された波長板１０を示した該略図である。
【００５０】
前記波長板１０は前記非点収差発生手段１２の一例として挙げられるシリンドリカルレンズ１２の母線に平行な分割線３６と、前記分割線３６に垂直な分割線４２によって４分割される。直線偏光の偏光方向を変化させずにそのまま透過させる領域（領域Ａ）と、入射光の直線偏光の方向を９０°回転させる領域（領域Ｂ）が交互に配置された形状となる。これにより入射光に対して領域Ａを透過する光束に与えられる位相差は０°となり、領域Ｂで与えられる位相差は１８０°とすることができる。このように、前記領域分割された波長板１０の分割パターンは点対称で、かつ入射面に垂直な回転軸により前記分割波長板を所定の方向に回転させて鏡に映すと鏡に映る前記波長板の分割パターンが元の波長板の分割パターンに対して鏡像反対称となる構成とすればよい。また、このとき領域Ａと領域Ｂの配置位置が互いに反転していても構わない。また、前記非点収差発生手段１２はシリンドリカルレンズに限られるものではない。その際は該非点収差発生手段１２において発生する非点収差の方向に相当する方向に平行となるように分割線３６、４３、４４を設ければよい。
【００５１】
図１０（ａ）には波長板入射直前での各光束の偏光方向の一例を示した図である。実線の矢印は信号光束の偏光方向を示し、破線の矢印は不要光束の偏光方向を示している。一例として、信号光束及び不要光束共に直線偏光で偏光方向は水平方向である場合を示している。本実施例では信号光束を集光レンズで集光する必要は無い。したがって、図１０（ａ）に示したように信号光束の光束径も十分に大きい為、主光束と副光束は略一致したスポット形状となる。
【００５２】
図１０（ｂ）は波長板１０透過後における各光束の偏光方向の分布を示したものである。実線の矢印は信号光束の偏光方向を示し、破線の矢印は不要光束の偏光方向を示している。各光束のうち前記領域Ａを透過した部分の偏光方向は変化せずに水平方向の直線偏光のままであるが、各光束のうち前記領域Ｂを透過した部分は偏光面が９０°回転して垂直方向の直線偏光となる。
【００５３】
図１１に光検出器面上での各光束の偏光方向の分布を示す。前述の通り光ディスクの記録・再生時に信号光束は光検出器の手前で一度焦線を結んだ後、光検出器面へ入射する。焦線の位置で光はシリンドリカルレンズの母線を中心に交差し、光検出器面へ向かって広がっていく。したがって焦線以降において信号光束中の直線偏光方向の分布は母線を境界として位置関係が入れ換わる。一方、不要光束は信号光束に対して焦点のズレた光となる為、光検出器面への入射前に焦線を結ぶことはない。したがって光検出器面上で偏光の分布に反転が起こらない。
【００５４】
光検出器面上での各領域での主光束と不要光束の偏光方向を比較すると全ての領域で偏光が直交し、主光束と不要光束の干渉を大きく抑制し検出信号の揺れを大幅に抑制することができる。
【００５５】
ただし前述の通り、再生層よりも対物レンズから遠い側の記録層からの不要光束は図３（ａ）に示したように光検出器手前で一度光が２軸方向に等方的に集光し焦点を結ぶ。焦線とは異なり集光前後の光の位置関係は光束の中心を基準として等方的に入れ替わる。これを回避するため波長板１０は母線方向に分割線３６で領域を区切るだけでなく、分割線３６に対して垂直方向にも分割線を設けて領域を区切っている。この構造により、波長板１０透過後にシリンドリカルレンズの焦線とは別に、不要光束が集光し焦点を結ぶことによって生じる各光束中の直線偏光方向の分布に反転が生じても、光検出器面上と波長板透過直後における不要光束の偏光方向の分布に変化は無い構成となっている。
【００５６】
このように本実施例では、第１の実施例よりも簡素化された光学系にて、不要光束による主光束の情報再生信号の揺れを抑制することが可能となる。副光束よりも主光束に不要光束の影響が大きい場合や、ＤＰＰ方式ではなくＤＰＤ方式等の主光束のみを用いたトラッキング方式を用いる際に、第１の実施例よりも簡素で低コストな光学系によって不要光束による光検出器からの主光束検出信号の変動を抑制できるという利点がある。従って、低コストで、部品位置ズレ等による信頼性も高くかつ、良好に情報の再生を行なえる光ピックアップ装置を提供できるという利点がある。
【００５７】
即ち、本実施例においては、
レーザ光源と、該レーザ光源から出射したレーザ光束を主光束と副光束とに分割する光束分割素子と、前記主光束と副光束を光ディスク上に集光させる対物レンズと、前記レーザ光源と前記対物レンズとの間の光路上に配置され、前記レーザ光源から前記対物レンズに向かう往路の光束と前記光ディスクで反射した後の戻り光である復路の光束とを分離する光束分離素子と、前記主光束と副光束の偏光方向を所定の領域毎に独立に変化させることができる複数の領域に分割された波長板と、光ディスクからの反射光に非点収差を与える非点収差発生手段と、前記主光束と副光束を受光する光検出器とを、前記複数の領域に分割された波長板は、各領域で波長板の光学軸方向や光束に与える位相差量が独立に設定されており、かつ前記複数の領域に分割された波長板の分割パターンは点対称でかつ鏡像反対称となり、前記光束分離素子と前記検出手段との間の光路中に配置され、前記検出手段は円筒状の面をもつシリンドリカルレンズであって、前記領域に分割された波長板は、前記シリンドリカルレンズの持つ円筒状の面の稜線に相当する母線の方向に平行でかつ前記主光束の中心を通る第１の分割線と、前記第１の分割線に対して垂直でかつ前記主光束の中心を通る分割線との２本の分割線によって４個の領域に分割され、
入射光に対して出射光の偏光方向が０°回転する第１の領域と、入射光に対して出射光の偏光方向が９０°回転する第２の領域とで構成され、分割線を介して第１領域と第２領域とが夫々交互に隣り合ったことを特徴とする光ピックアップ装置を用いることで、第１の実施例よりも簡素化された光学系にて、不要光束による主光束への干渉を抑制し、情報再生信号やトラッキング制御信号の変動を抑制することが可能となる。従って、低コストで、部品位置ズレ等による信頼性も高くかつ、良好に情報の再生を行なえる光ピックアップ装置を提供できるという利点がある。
【実施例３】
【００５８】
図１２は、第１及び第２実施例に係る光ピックアップ装置を搭載した光ディスク装置概略図である。８は光ディスク、９１０はレーザ点灯回路、９２０は光ピックアップ装置、９３０はスピンドルモータ、９４０はスピンドルモータ駆動回路、９５０はアクセス制御回路、９６０はアクチュエータ駆動回路、９７０はサーボ信号生成回路、９８０は情報信号再生回路、９９０は情報信号記録回路、９０００はコントロール回路である。コントロール回路９９９、サーボ信号生成回路９７０、アクチュエータ駆動回路９６０は、光ピックピックアップ９２０からの出力に応じて、アクチュエータを制御する。本発明における光ピックアップ装置からの出力をアクチュエータ制御に用いることにより、安定的かつ高精度の情報記録や情報再生ができる。
【００５９】
また、本発明を用いた光ピックアップ装置としては、図１及び図８に示されるような光学系や実施例で説明した光学系構成あるいは受光面構成に限定されるものではない。
【００６０】
上記した各手段を用いることにより、記録層が多層化された光ディスクから情報信号を再生もしくは記録層への情報信号の記録を行なう際に、再生または記録の対象層以外の記録層から生じる不要光束と本来の信号光束との干渉によって生じるトラッキング制御信号の品質低下を良好に改善し、安定的かつ高精度のトラッキング制御信号を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】第１の実施例における光ピックアップ装置の光学系構成を示す概略図。
【図２】光検出器の従来例を示す概略図。
【図３】多層化された光ディスクに入射した光束の光路を示した概略図。
【図４】多層干渉を抑制できる領域分割された波長板を示した概略図。
【図５】一般的なシリンドリカルレンズの形状を示した概略図。
【図６（ａ）】領域分割された波長板へ入射する各光束の形状と偏光方向を示した概略図。
【図６（ｂ）】領域分割された波長板から出射直後の各光束の形状と偏光方向を示した概略図。
【図７】第１の実施例における光検出器面上での各光束の形状と偏光方向を示した概略図。
【図８】第２の実施例における光ピックアップ装置の光学系構成を示す概略図。
【図９】第２の実施例における領域分割された波長板を示した概略図。
【図１０（ａ）】第２の実施例における領域分割された波長板へ入射する各光束の形状と偏光方向を示した概略図。
【図１０（ｂ）】第２の実施例における領域分割された波長板から出射直後の各光束の形状と偏光方向を示した概略図。
【図１１】第２の実施例における光検出器面上での各光束の形状と偏光方向を示した概略図。
【図１２】本発明における光ピックアップ装置を搭載した光ディスク装置の一例を示す概略図。
【符号の説明】
【００６２】
１…レーザ光源、２…回折格子、３…偏光ビームスプリッタ、４…ステッピングモータ、５…コリメートレンズ、６…λ／４波長板、７…対物レンズ、８…光ディスク、９…集光レンズ、１０…分割波長板、１１…中継レンズ、１２…検出手段、１３…光検出器、１４…アクチュエータ、１５…主光束スポット、１６…主光束受光面、１７…副光束スポット、１８…副光束スポット、１９…副光束受光面、２０…副光束受光面、３１…記録層（Ｌ０）、３２…記録層（Ｌ１）、３３…記録層（Ｌ２）、３４…不要光束、３５…不要光束、３６…分割線、３７…母線、９１０…レーザ点灯回路、９２０…光ピックアップ装置、９３０…スピンドルモータ、９４０…スピンドルモータ駆動回路、９５０…アクセス制御回路、９６０…アクチュエータ駆動回路、９７０…サーボ信号生成回路、９８０…情報信号再生回路、９９０…情報信号記録回路、９９９…コントロール回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６（ａ）】
2010079990.tif 000008
【図６（ｂ）】
2010079990.tif 000009
【図７】
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【図８】
2010079990.tif 000011
【図９】
2010079990.tif 000012
【図１０（ａ）】
2010079990.tif 000013
【図１０（ｂ）】
2010079990.tif 000014
【図１１】
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【図１２】
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